利用混合信号器件获得模拟电压参考值的方法

自调整电压参考

我们可以假定，尽管模拟组件数量有限，但SoC仍有内部参考电压，自调整电路正由此产生。这在具有ADC的系统通常如此。这种方法是一种通过外部数字引脚获得模拟电压的技术。PWM-DAC方法建立在脉冲宽度调制的基础之上，而这种方法则建立在脉冲密度调制(PDM)原理之上，其中数字信号的密度是信号为高时的百分比。具体而言，信号密度是指由"1"和"0"所构成的数字信号流中"1"所占的百分比。需要注意的是，具体的波形并不重要，只有信号为高的百分比才重要。在提供的参考材料中给出了关于密度信号处理的更多信息。

如图3所示，电路使用SoC中的同步比较器和外部低通滤波器。低通滤波器的输出为反馈，通过模拟输入引脚传递到比较器的负输入。使用该反馈的比较器遵循与运算放大器相同的原理，也采用电压跟随器模式。电压跟随器输出将根据需要而改变，以保持其两个输入相同。如果正输入上的值高于负输入上的值，那么输出就较高。高输出将导致低通滤波器的输出漂移较高，最终使得进入比较器的负输入高于正输入。如果负输入较高，而输出保持较低，则会让负输入下降。这样，信号为高时的百分比(也就是信号密度)会发生变化，从而保持两个输入值相同。最终这会形成一个稳定状态，实现输出的自我调制，低通滤波器输出上的密度结果为Vref = Vbg。由于比较器采用时钟计时，因此输出是一个明确定义的数字信号，经过低通滤波后可获得DC参考电压。

图3：自调整电压参考电路。

添加衰减器后可获得除内部参考电压(Vbg)之外的电压。如果衰减器添加到输出上，则能获得小于Vbg的参考。如果衰减器添加到反馈中，就能获得大于Vbg的参考。该衰减既可在模拟域，也可在密度域。

密度衰减

由于自调整电路的理念建立在PDM基础之上，因此我们可向密度调制添加更多电路，以获得主电路的不同体现。例如，如图4A所示，我们可在比较器输出和反馈信号之间添加密度调制器(本例中为PWM)。

图4：自调整电路的实例。

放大器：如果PWM输出的负载周期为50%，那么AND门输出的有效密度就是此前的一半，这会让负输入值为低的时间翻一番，从而让比较器输出密度翻番。此外，比较器输出的密度会根据PWM的负载周期发生变化。该数字密度信号经过低通过滤可获得DC值，该值取决于内部带隙参考电压和PWM负载周期，其计算方程式如下所示：

这样，我们就能获得改变PWM负载周期的可编程电压参考，而且避免了PWM-DAC方法的缺点。由于Dout2不能小于零，因此Vref2不能小于Vbg。

衰减器：如图4B所示，我们可对同样的组件进行重组，从而获得小于参考电压的电压(即经过密度调制的衰减器)。通过这种方法，我们可由以下方程式获得输出：

模拟衰减

我们可用类似于电阻分压器电路的电阻模拟衰减器来获得模拟路径上的衰减，从而得到参考电压以外的电压。

放大器：通过如图4C所示添加模拟衰减器，自调整电路可用来获得高于内部参考电压的电压(放大器)。参考电压值的计算方程式如下所示：

衰减器：通过如图4D所示添加外部电阻，自调整电路还可用来获得低于内部参考电压的电压(衰减器)。参考电压值的计算方程式如下所示：

来源：电子发烧友